玻璃瓶的蒙砂技术及设备的设计与应用

徐惠朝

（南通市通州区三槐机械制造有限公司，江苏 南通226300）

玻璃瓶的蒙砂技术及设备的设计与应用

徐惠朝

（南通市通州区三槐机械制造有限公司，江苏 南通226300）

根据玻璃瓶蒙砂的生产状况和特点，介绍了玻璃瓶局部蒙砂的整个工艺流程与使用的设备，以及对三废的处理。该技术的应用，使玻璃瓶产生不同的感观效果，提升了玻璃瓶的档次；设备的成功设计并应用到实际生产中，极大地提高了生产效率，对三废的处理解决了环境污染问题及改善了工作环境。

蒙砂技术；设备；废气处理；废水处理

蒙砂是指通过蒙砂液与玻璃的化学反应在玻璃表面产生的蒙砂效果。蒙砂玻璃作为朦胧的艺术玻璃，为空间装饰增添了美感，可谓是艺术玻璃的新宠儿，为艺术玻璃锦上添花。在此基础上，将该工艺运用于玻璃瓶上，在玻璃瓶外表面产生蒙砂效果，可以达到不同的感观效果，提升了玻璃瓶的档次［1］。

简单的玻璃瓶蒙砂，大多为手工操作，劳动强度大，生产效率低，即使机械生产，也是简单的单台设备，不适合大批量的生产，而且会产生三废，影响操作工的身体健康，更对环境产生严重的污染。

传统玻璃瓶的局部蒙砂流程如图1所示。玻璃瓶的局部蒙砂，可以根据需要，在玻璃瓶上显示出各种各样的图案，极大的提高了玻璃瓶的档次［2］。

图1　玻璃瓶局部蒙砂工艺流程

玻璃瓶的全部蒙砂流程如图2所示。

图2　玻璃瓶整体蒙砂工艺流程

对比图1与图2，相比局部蒙砂，若是整体蒙砂，则省去印刷、油墨烘干、去油墨清洗这三道工序。

根据玻璃瓶局部蒙砂的工艺流程，首先是蒙砂液的配置及对玻璃瓶的预处理，然后就是蒙砂过程中所使用到的设备的设计。设备包括丝网印刷机、低温烘干机、玻璃瓶蒙砂机及三废处理配套设备、链板式洗瓶机、高温烘干机。

1　蒙砂液的配置

蒙砂粉的种类及适用范围如表1所示。

表1　蒙砂粉的种类及适用范围

（1）玻璃瓶蒙砂，首先要选用合适的蒙砂液，根据要蒙砂的玻璃瓶，参照表1选定合适的蒙砂粉，与HCI按1：0.5的比例配制；

（2）配置蒙砂液使用的HCI，选用浓度大于31%（比重大于1.14）的工业HCI，其外观为浅黄色，冒烟，带刺激性气味的为合格HCI；

（3）配置蒙砂液使用的容器，选用带盖的塑料或PVC容器，将蒙砂粉先置于容器内，再按比例缓缓加入HCI至蒙砂粉中，搅拌均匀后，将盖子盖好待其熟化，蒙砂液熟化时间越长越好，一般不少于24 h.

2　清洗（预处理）

2.1玻璃预处理液的配制

蒙砂玻璃瓶外表面不干净易造成蒙砂不均匀。蒙砂操作前，需对玻璃瓶外表面进行清洗（预处理）。预处理液的配制方法如下：在4～6 kg水中加入1 kg HCI，适用于外表面有灰尘，存放时间较短的玻璃瓶；在8～10 kg水加入1 kg HF，适用于外表面较脏，有油斑，存放时间较长的玻璃瓶。

2.2清洗（预处理）操作

将玻璃瓶外表面用水浸泡或者冲淋表面后回滴20 s左右，这适合表面干净的玻璃，仅清除表面灰尘；将玻璃瓶外表面浸泡到预处理液中30～90 s，回滴30 s或用预处理液擦洗玻璃表面，这适合玻璃表面油渍的清洗。

将处理过的玻璃瓶浸泡到清水中回滴30 s左右或用水直接喷淋清洗表面，以保证玻璃瓶表面均匀干净。若要印刷则需要烘干或自然晾干；若不需印刷而直接蒙砂，则可不待晾干。

3　印刷（局部蒙砂工序）

对于局部蒙砂的玻璃瓶来说，则需进行油墨印刷，用油墨将不需要蒙砂的部位覆盖住，待蒙砂后再将油墨清洗掉。

一般采用丝网印刷机来印刷，选用耐酸的水性油墨，采用180～200目的丝网，用水性感光胶制版。根据要求先制版，再将图案印刷在瓶身要求的部位即可。

4　油墨烘干（局部蒙砂工序）

由于采用的是水性油墨，油墨烘干的温度只需80℃左右即可，故采用的是低温烘干机对印刷后的玻璃瓶进行烘干，该机主要使用于只局部蒙砂时，要先进行局部丝网印刷油墨，然后对油墨进行加热烘干，缩短油墨固化时间，以与蒙砂相配套。

低温烘干机主要由输送部份、加热烘干部份、冷却部份、机体机架部份、电气控制系统部份等组成，结构示如图3所示。

图3　低温烘干机示意图

其工作原理是：将丝网印刷好的瓶子竖立放在输送网带上，由输送系统将瓶子送入加热烘干区域，通过加热烘干（温度控制在80℃左右即可）固化印刷效果。然后进入冷却区域进行常温风冷，使瓶子达到常温且印刷油墨完全固化在瓶子上，达到局部蒙砂的要求。正常取出，送入蒙砂线进行局部蒙砂。

5　蒙砂

玻璃瓶蒙砂机是将玻璃瓶通过输送带自动传送到玻璃蒙砂液槽，进行蒙砂，然后再进行清洗，达到蒙砂的目的。玻璃瓶蒙砂机主要有机架、输送机构、蒙砂机构、清洗机构、净化机构、污水处理池部分、空气净化处理部分及电气控制等部分构成。结构示意图如图4所示。

图4　玻璃瓶蒙砂机示意图

该机配有废气处理装置，使蒙砂液中散发出来的含酸气体被吸出送入废气处理装置中处理，使排放出来的气体符合国家排放标准。

该机配有污水处理池，通过酸碱中和等化学反应与沉淀使水能达到部分回收利用及排放标准的要求。

玻璃瓶蒙砂机的主要机构及工作原理为：

（1）输送部件：由变频调速电机、减速器、传动链轮链条、输送链轮链条、涨紧链轮、口模板、耐酸橡胶口模等组成。由变频调速电机调速，按所需要的速度，平稳地将插在口模上的瓶子送入蒙砂槽等各个加工部件。速度可按要求调整，在变频器控制面板上设定。输送链条是采用不锈钢材质的特制链条；口模是由耐酸橡胶制成，可根据不同的瓶子定制不同的口模。换不同口径的瓶子蒙砂时，须调换不同的口模。

（2）蒙砂部分：蒙砂部分是由装在整机箱体内的两个蒙砂槽组成的。蒙砂槽由耐酸碱的塑料板焊接而成的。第一个蒙砂槽内是弱酸，瓶子通过，进行初步蒙砂，第二个蒙砂槽内是强酸，瓶子在此槽内进行二次蒙砂，直至完成蒙砂。

（3）清洗部分：由安装在整机箱体内的一个水槽和进水阀、溢水管、与净化槽连接的进水管道组成，均由耐酸塑料制作而成。当玻璃瓶蒙砂完毕，由输送机构将瓶子送入清洗槽，瓶子浸入水中，平缓地运动，初步洗掉瓶身上的残留蒙砂液。蒙砂液残留物下沉至槽底，通过排污水管排出，进入污水处理池。上口有净化槽中经溢水管溢流过来的水和污水处理池经过处理的清水来不断地补充，使槽内的清水始终保持一定的高度，确保瓶子能浸泡在清洗水中。

（4）净化部分：由净化水槽、高压水泵、喷淋头等组成。上面装有溢水管通往清洗水槽。在清洗过的瓶子进入净化区域时，从净化水机过来的纯净水经管道泵增压，形成高压水，从喷淋头中喷出，形成一高压水幕区域，瓶子经过，彻底冲洗干净。净化水槽的水经溢水管溢流到清洗水槽中。

（5）污水处理部分：由四个水池、风泵及管道、污水吸入泵及管道、清水排出自吸泵等组成，如图5所示。

图5　污水处理池

第一个池为生石灰池，污水出来后先进到该池，通过生石灰与污水中的酸离子进行中和反应，使水质的PH值达到7～9.用风泵对池水注入高压空气，生石灰水搅动，使酸碱充分反应。

第二个水池为沉淀池，水由第一个池中中和反应后流入第二个水池，进行沉淀，将水中杂质沉淀下来。

第三个池为砂子池，池二中经沉淀分层后的水流入该池，通过沙子对水进行过滤，使水达到排放标准。

第四个水池为干净水池，池三中的水流入该池，即达到排放标准，该池中的水可以循环再利用，亦可直接排放，不会污染环境。

（6）废气处理部分

该装置由耐酸碱的塑料材料制成，由离心风泵、耐酸碱循环泵、喷淋装置等组成。由风泵将蒙砂槽中的酸性气体抽出，注入废气处理的进风口。通过喷淋机构喷出的弱碱性水幕，对空气进行中和吸收，使空气达到排放标准。

6　去油墨清洗（局部蒙砂工序）

对于局部蒙砂的玻璃瓶来说，蒙砂后还需要将瓶上的油墨洗掉，采用的是链板式洗瓶机。

本机主要由输送部份、除油墨部份、清洗净化部份、机架及电气控制部份等组成。结构示意如图6所示。

图6　链板式洗瓶机示意图

链板式洗瓶机的工作原理是：将瓶子倒插入输送带，送入清洗机内，清洗机用喷淋的方式，将配置好的清洗液喷淋在瓶子的表面，将瓶子上的油墨溶解并清除。然后再进入清水喷淋区进行表面清洗，将残留在瓶子表面的清洗液和油墨进一步清洗干净。达到去除油墨的目地，而不影响蒙纱的效果。

链板式洗瓶机的主要机构及工作原理为：

（1）输送部件：输送部件由不锈钢链条、链轮、顶瓶杆、顶瓶杆固定板、传动减速电机等组成。顶瓶杆及顶瓶杆固定板均为耐腐蚀的塑料材料热焊接制作而成的。本机由不锈钢链条输送，链条之间搭有丙烯板，丙烯板上焊接有丙烯光圆。工作时将瓶子倒顶在顶瓶杆上，由输送机构平稳的将瓶子送入除油墨及清洗区。本机采用变频调速，将瓶子均匀稳定地送入清洗区域。

（2）除油墨部分：除油墨部分主要由弱碱循环池、弱碱喷淋机构、龙门支持架、化工管道泵及其管道等组成。

采用弱碱性清除液，通过装在机器里的喷淋装置，由泵增压，形成高压水幕，对瓶子全身进行冲洗，使油墨脱落，达到清除油墨的效果。由泵将清洗液抽到喷淋装置中，对瓶清洗后再回收到循环池内，这样清洗液可循环使用。根据实际使用的油墨的成分，也可直接用清水代替弱碱液，亦能达到清除油墨的效果。此时的清水可使用废水处理池（玻璃瓶蒙砂机污水处理部分）中第四池内的清水，用泵将水抽送到循环池内。洗好瓶后的废水将通过循环槽上部的溢流管道溢流回到废水处理池（玻璃瓶蒙砂机污水处理部分）中再进行处理。

（3）清洗净化部份：后半部位是清水清洗净化区，结构与前半部分相同，由普通泵和喷淋头组成。由泵将纯净水从纯净水机抽送过来，然后对瓶进行清洗，清洗后的废水在循环槽内通过溢流管道溢流到废水处理池中进行处理。在除油墨和清洗区域加有耐酸碱的丙烯外罩防止清洗液和水溅出。机器的下部分有两套清洗液槽，通过泵、喷淋头、回流通道构成的循环使用机构。

7　烘干

无论是全部蒙砂后，还是局部蒙砂清洗油墨后，均需要将瓶体上的残留水珠烘干，这就需要高温烘干机，工作温度需在110～140℃.高温烘干机是采用输送带将瓶子送入吹干区域，吹去残渣水滴，然后进入烘干区域烘干，再进入冷却区域冷却，达到瓶身干燥。本机是在瓶子蒙好砂后，经清洗机将油墨洗干净后或直接蒙砂后干燥瓶子时使用的。

高温烘干机主要由输送部份、常温风干部份、加热烘干部份、冷却部份、机体机架部份、电气控制系统等部份组成。结构示意如图7所示。

图7　高温烘干机示意图

高温烘干机工作原理是：将蒙砂清洗完毕的瓶子插入输送系统，瓶子被倒插在顶瓶杆上，经常温风干区域吹去瓶底及瓶身上的残留水滴，进入加热烘干区域，通过烘干固化蒙砂或印刷效果。然后进入冷却区域进行常温风冷，使瓶子达到常温，供正常取出。

高温烘干机的主要机构及工作原理为：

（1）输送部件：输送部件由不锈钢链条、链轮、顶瓶杆、顶瓶杆固定板、传动减速电机等组成。顶瓶杆外套耐高温的硅胶管，防止烘干时在瓶子上留下水渍印痕。本机由不锈钢链条输送，链条之间搭有不锈钢板，不锈钢板上焊接有不锈钢光圆，外套耐高温的硅胶管。采用变频调速控制，可将瓶子均匀稳定地送入烘干区域。

（2）常温风干部分：冷风吹干由耐高温的轴流风机组成，安装在进瓶处的最前端。瓶子过来经轴流风机吹出的冷风将瓶底及瓶身上的积水吹去，使瓶子上无水下滴。

（3）烘干区域部分：烘干区域部分由石英电热管、温控探头、温控仪、轴流风机、保温烘道组成。烘干采用石英电热管加热，轴流风机将电热管产生的热量吹出形成循环热风，将瓶身上的残流水份烘干。循环热风使加热烘干区域的温度基本保持均匀，固化玻璃蒙砂的效果。温度采用温控仪自动控制，烘干区域，该通道可使热量不外逃，确保温度的稳定。上安装有轴流风机，对下吹风，使加热通道内的热风循环，对瓶充分加热。

（4）冷却区域部分：冷却区域部分由轴流风机、罩壳等组成。瓶子烘干后瓶身上热的，须经冷却。冷却由轴流风机吹出的常温风来完成。冷却区域，通道顶部安装有冷却轴流风机，对下吹冷风，瓶子通过时经冷风冷却。

（5）烘干及冷却区域的罩壳部分：烘干及冷却通道均为双层钢板折弯而成，内夹保温棉。

8　结束语

玻璃瓶蒙砂技术的运用，对玻璃瓶蒙砂的生产发展起到了促进作用，特别是局部蒙砂技术的运用，丰富了蒙砂玻璃瓶的种类，提升了玻璃瓶的档次。同时改变了现有的手工或单机蒙砂这种落后的生产方式，适应了大规模、高效率的生产要求。同时对在生产过程中产生的废气及废水进行处理，保护了操作工人的身体健康，更对环境保护起到了积极的作用。

［1］杨明德.玻璃蒙砂瓶生产机械的设计与应用［J］.装备制造技术，2010，（10）：175-178.

［2］梁中生.蒙砂玻璃的生产工艺过程［J］.玻璃，2009，（10）：38-39.

Glass Bottle Frosting Technology and Equipment Design and Application

XU Hui-chao
（Nantong Tongzhou District Sanhuai Machinery Manufacturing Co.，Ltd.，Nantong Jiangsu 226300，China）

According to the characteristics of frosted glass bottle production，introduced the whole process of partially glass frosting，including the use of equipment，and handling of waste.The frosting technology can give glass bottle different outlook and can increase level of glass bottle，the design and application of this equipment can easily increase the production capacity，solving the problem of wastage and improving working condition.

glass frosting technology；equipment；exhaust treatment；wastewater treatment

TQ171.6

B

1672-545X（2016）07-0135-04

2016-04-01

徐惠朝（1977-），男，江苏南通人，本科，工程师，研究方向：机械制造，自动化控制。